指南

管理 3D 打印机机组

3D Printing

指南

随着企业、高校和医疗保健提供商不断采用增材制造技术并扩大使用规模，多打印机设施已经日渐普及。创建增材制造中心可以增强供应链的韧性和灵活性、提高整体运营效率并降低成本。从牙科、航空航天制造到豪华珠宝，生产级 3D 打印技术不仅可以降低成本，还能提高企业的敏捷性和效率，并催生出新型产品以及扩大市场覆盖率。

在内部进行较大批量的 3D 打印通常成本高昂，并且需要大量基础设施来支持大型工业机器正常运行。现在，价格合理的桌面级和立式树脂 3D 打印机以及功能强大的紧凑型 SLS 可选方案接连上市，使得管理 3D 打印机机组愈发变得简洁高效。

管理多台 SLA 和 SLS 打印机并不复杂，只要拥有正确的组织系统和一些实用的设备，任何企业都可以在一两天内完成设置并开始运行一批 SLA 和 SLS 打印机。为了说明机组所需的基础设施并提供管理技巧，我们将提供 SLA 打印机机组和 SLS 打印机机组示例－采用混合制造方法的企业可以从这两种方法中吸取经验，创建高效的 SLA 和 SLS 混合工作流程。

如需了解更深入的指导原则和不同的机组配置，请下载我们的白皮书。

白皮书

管理 3D 打印机机组

管理多台 SLA 和 SLS 打印机并不复杂，任何企业都可以在一两天内完成设置并开始运行一批 SLA 和 SLS 打印机。本指南将带您了解四个不同的多打印机场景成功案例，以帮助您针对任意产量或部件类型设置高效的工作流程。

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批量生产 SLA 打印机机组

设备：

15 台 Form 3+/3B+ 桌面级打印机
4 台 Form 3L/3BL 立式打印机
4 台 Form Cure L
4 台 Form Wash L
1 套 Finishing Tools
1 个置物架
2 张后处理桌
1 个挂板
1 个 IPA 存储柜
手套、IPA
处置溶剂

总成本：约 105000 美元

设施需求：

尺寸（宽 × 深 × 高）
- Form 3+
  - 40.5 × 37.5 × 53cm
- Form 3L
  - 77 × 52 × 74cm
- Form Wash L
  - 78.0 × 46.0 × 67.0cm
- Form Cure L
  - 69.0 × 54.0 × 44.5cm
可以充分通风的独立房间（标准 HVAC 办公室系统是合适的选择）
3 个专用交流电路
室温：18－28℃

Formlabs SLA 3D 打印机不仅可以实现批量生产，在大规模定制生产、过渡生产或供应链解决方案以及维修和售后市场部件等许多情况下，也可将其作为一种经济高效的制造方法来使用。

将中等规模的 SLA 机组扩展到生产级别时，需要对几个因素进行考量。由于占地面积和功耗增大等问题显而易见，其他考量因素（例如 IPA 的处理和存储安全）可能就并不突出了。

耗材管理

与清洗步骤不同，您可以一次性对多种部件进行后固化操作，且无需考虑材料类型。因此，仅配备一台 Form Cure L 即可最为高效地利用空间和设备产能。

针对印后立即清洗需求，某些材料可以一起清洗，而有些材料则应单独清洗，这样做是为了避免溶解在异丙醇中的任何颗粒对其他材料的颜色、光洁度或性能造成影响。

为确保充分满足合规性和生物相容性要求，生物相容性树脂需要用到专用的树脂槽、构建平台和 Finish Kit 或 Form Wash，而这些工具仅能与 Formlabs 生物相容性树脂搭配使用。

下表详细介绍了可以一起清洗的树脂类型。将 Form Wash 机器适当标记为“浅色”或“深色”是一种比较实用的技巧。

浅色	深色	生物相容性	其他（单独清洗）
Clear Resin、White Resin、Rigid 4000 Resin、Rigid 10K Resin、Durable Resin、Elastic 50A Resin、Flexible 80A Resin、High Temp Resin	Black Resin、Grey Resin、Grey Pro Resin、Draft Resin、Model Resin、Tough 2000 Resin、Tough 1500 Resin、Flame Retardant Resin	BioMed White Resin、BioMed Black Resin、BioMed Clear Resin、BioMed Amber Resin、Surgical Guide Resin、Dental LT Clear Resin、Custom Tray Resin、IBT Resin、Temporary CB Resin、Permanent Crown Resin、Denture Teeth Resin、Denture Base Resin	ESD Resin、Color Kit、Castable Wax Resin、Castable Wax 40 Resin

IPA 处理、储存和处置

进行批量打印时，您需要密切监测 IPA 容器的饱和液位，也就是在持续清洗大量部件时需要经常更换 Form Wash 和 Form Wash L 中的 IPA。上图中使用的 Form Wash L 具有“替换溶剂”模式，可指导用户泵出使用过的 IPA 并将其替换为新的 IPA。请访问我们的网站，以查看完整详尽的说明。应将 IPA 储存在不易燃的容器或柜子中（如图中所示，存储在 Form Wash L 机器的右边），以便轻松取用。可根据当地法规处置使用过的 IPA，但在大多数情况下，应由危险废物公司对其进行处理。

IPA 回收

对许多 3D 打印机机组管理者来说，溶剂回收十分重要，且根据您设施的需求，会有多种不同的溶剂回收系统可供选择。溶剂回收系统可采用蒸馏和分馏工艺从废溶剂中除去溶质，并重复使用高比例的原始 IPA 来清洗部件。回收 IPA 有助于减少废物处理成本、生产溶剂所需的排放量以及 IPA 的采购成本，同时还能够帮助最终用户更好地控制 IPA 供应以及抵御供应链中断的影响

在过去的六个月里，Spectra Photopolymers（隶属于 Formlabs）一直在使用 CBG Biotech 的 SolvTrue™S1500 溶剂回收器来回收用于清洗 100 多台 Form 3 3D 打印机打印部件的 IPA。

机组管理、Dashboard 和组织

在管理众多打印机（包括桌面级和立式两种不同型号）时，您需要制定管理和组织策略。Formlabs 开发了一些工具，用于辅助监管机器，以及帮助用户掌握有关耗材管理、维护计划、保修状态和服务计划的情况。

Dashboard：简化多台打印机管理方式

Dashboard 具有许多功能，可以简化多台设备的监管工作。Dashboard 视图将为用户更新打印机中每个树脂盒的状态（如果打印机只使用一种材料，此功能尤其实用），以便其轻松判断需要更换树脂盒或树脂槽的时机。用户可以利用打印机序列名称，在 Dashboard 中查看相应打印机的保修和服务计划状态，以便在年度维护中可以按需更新保修或服务计划。Dashboard 还可帮助用户创建打印机群组，且创建过程可以基于材料类型、打印任务发起人、成品部件的预期用途，或是任何对您的工作流程最有意义的因素。在运行过程中，Dashboard 将判断出最适合开始下一个任务的打印机，并以最有效的方式清空打印队列。负责管理打印队列的用户只需确保上传打印任务，并将打印机设置为“在第一个打印任务完成后再开始下一次打印”；而无需花费时间来评估打印任务是否处于队列中的最佳位置，也不必通过 PreForm 搜索已经预装了正确材料的打印机。

批量处理任务以简化工作流程

Formlabs 生产级客户以及 Formlabs 的自有打印农场成功采用了一项技术，那就是通过对任务进行分组和批量处理来简化工作流程。虽然一名工作人员可以高效管理 20 余台打印机，但如果每天的打印量达到数百个乃至更多，那么让每名员工执行特定的任务会比在工作流程的每个步骤中管理单个打印任务更有意义。Formlabs 位于俄亥俄州的工厂每天会生产数百个样品部件，具体任务划分如下：

将打印任务加载至队列
针对打印任务准备打印机（按需插入/更换树脂盒、构建平台和树脂槽）
打印完成后从构建平台上移除部件
清洗并后固化部件
执行质量控制检查并打包部件

以这种方式分配任务可确保安排较少的人员处理打印机和耗材，并且每项任务都将由经验丰富的不同人员轮班执行。这种工作流程在大规模定制生产应用（例如消费品个性化或牙科器械制造）中特别有用；此类应用的部件相似程度高（或完全相同），并且仅需执行极少的后处理或打印准备操作。

批量生产 SLS 打印机机组

设备：

4 台 Fuse 1+ 30W SLS 打印机
3 台 Fuse Sift 后处理机器
2 台工业真空装置
1 台介质喷砂装置
1 张办公桌
1 个置物架
处置溶剂

总成本：约 135000 美元

设施需求：

尺寸（宽 × 深 × 高）
- Fuse 打印机
  - 64.5 × 68.5 × 107cm（165.5cm 带支架）
- Fuse Sift
  - 101.5 × 61.0 × 154.5cm
可以充分通风的独立房间（标准 HVAC 办公室系统是合适的选择）
9 个专用交流电路
室温：18－28℃

利用 Fuse 系列 SLS 打印机的打包算法和自支撑打印床，每周可以轻松完成数百乃至数千个部件的 3D 打印过程。对于服务中心、合同制造商或是负责生产定制或复杂部件的原始设备制造商来说，将 3D 打印用于成品生产会很有意义，且他们可以利用 Fuse 系列工作流程经济高效地完成生产。

通过提升打包效率来提高生产率

使用 Fuse 系列进行打印的主要优势之一是可以利用自支撑粉末床技术垂直堆叠部件并在成型室内嵌套部件。Formlabs 打包算法决定了如何在成型室内最有效地打包部件，从而缩短了打印时间并节省了大量材料。

Form Cure 转盘联轴器

108 个排列整齐的 Form Cure 转盘联轴器，突出了在生产场景中打包的价值。

之前的打印时间：32 小时 14 分钟
之前的密度：13%
之后的打印时间：26 小时 35 分钟
之后的密度：24%

材料节约：5.07kg - 2.73kg = 2.34kg (46%)

聚焦控制组件

用于展示用例的内部项目组件，在这个用例中，打包可以轻松、快速地实现最佳布局，从而节省时间。

之前的打印时间：33 小时 34 分钟
之前的密度：17%
之后的打印时间：24 小时 12 分钟
之后的密度：29%

材料节约：5.30kg - 3.05kg = 2.25kg (42%)

可以使用第三方软件系统来进一步应用此打包算法，例如可以利用 Materialise Magics 软件来排列 3D 模型、为精密部件生成保护性外壳、将部件发送到多台机器，并优化打印时间表。对于管理大量 SLS 打印机的用户而言，整合一个软件管理系统可以进一步节省材料并缩短打印周期。

电源解决方案

Formlabs SLS Fuse 系列不需要工业电源和复杂的 HVAC 系统，这一点与许多传统的大幅面粉末床打印机相同。虽然每个打印机都需要专用电路，但功耗远低于许多典型的办公室或车间环境。

Fuse 系列打印机和 Fuse Sift 各需使用至少 230VAC、7.5A（欧盟）或 120VAC、15A（美国）的专用交流电路，并需要可靠接地。风扇、真空装置、电动工具、空间加热器或任何大型电器或电动工具等其他设备均不得使用该电路。

区域电源要求：

北美：120V 电压和至少 15A 电流，NEMA 5-20R 型插座
欧盟：230V 电压和至少 7.5A 电流，CEE 7/3 型“Schuko”插座
- 如果您的真空装置耗电量超过 6A，则需要为 Fuse Sift 准备一个独立的电路，以向 CEE 7/3 型“Schuko”插座提供 230V 和 10A 的电源。
英国：230V 和 13A，G 型 BS 1363 插座

管理多种 SLS 材料

Fuse 系列打印机支持多种不同的材料，如尼龙、尼龙复合材料、TPU 等制造业内耳熟能详的材料。Formlabs SLS 技术的一个显著特点是可以切换材料，此外，尽管许多工业级 SLS 解决方案难以进行清洁操作，但 Fuse 系列 SLS 打印机可以在 4 到 6 小时内完成清洁并切换材料。虽然我们并不建议经常这样做，但这种切换过程仍然能够帮助 Fuse 系列用户适应新的需求或对新版本的材料做出反应，从而避免机器遭到淘汰。

Fuse 系列打印机不仅外形紧凑，而且价格实惠，因此对服务中心或是产品设计和工程公司等机构而言，可以帮助他们更加轻松地组建一个能够同时运行多种不同材料的机组。在此之前，传统 SLS 或 MJF 系统的成本高于 20 万美元，因此很难体现使用碳纤维或玻璃填充尼龙等小众材料的合理性。如今，Fuse 系列打印机的问世大幅降低了该项技术的使用门槛，且更加方便用户根据需求扩大规模。

用于不同机组时，PreForm 和 Dashboard 均能执行相同的功能；这两个平台可帮助用户监管其材料使用情况、当前打印状态、打印机和 Fuse Sift 的可用情况，以及保修状态、服务计划和维护计划。

Fuse 系列 SLS 打印机无需用到许多传统 SLS 或 MJF 机器所用的工业基础设施。Fuse 系列打印机具有出色的可及性和易用性，可为任何规模的企业提供灵活、低成本的制造方法。

Fuse 系列维护

与 Formlabs SLA 打印机机组不同的是，用户应定期完成一些计划任务，从而使 Fuse 系列打印机保持最佳运行状态。每次打印完成后，用户应检查光学盒和红外传感器是否清晰干净。该人工操作大约耗时 15 秒，即使是一组 Fuse 系列打印机，这项任务也只需要几分钟就可以完成。打印 5－10 次后，建议清洁光学盒。如果用户会定期进行打印，则需要执行清洁或更换 Fuse Sift 进气过滤器等任务，Dashboard 或打印机的 UI 屏幕会提示用户完成这些任务。请访问我们的网站，以查看计划维护任务的完整列表。管理多台 Fuse 打印机需要完成的维护工作比管理一个传统 SLS 或 MJF 系统的工作量还要少。